CN100336619C - 铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置及制备方法 - Google Patents

铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置及制备方法 Download PDF

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Abstract

铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置及制备方法，它涉及的是铸造轻质合金半固态坯料连续制备的技术领域。它是为了解决目前的机械、电磁搅拌法都存在坯料微观组织不均匀，及等温处理法存在坯料晶粒粗大的问题。1的左端接10-5的右侧端，2、3分别通过2-2、3-2与10-1的两个轴转动连接，4、5分别通过4-2、5-2与10-2的两个轴转动连接，7、8分别通过7-2、8-2与10-3的两个轴转动连接，6接10-4的上端。其方法步骤：一步：9放入；二步：9顶入6-1中，从6-2中挤出；三步：再放入9，2、3、4、5回原位；四步：返回一步。本发明的装置结构简单，能使坯料的晶粒尺寸在50μm以下，方法步骤简便。

Description

铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置及制备方法
技术领域：
本发明涉及的是铸造轻质合金半固态坯料的连续制备技术领域。
背景技术：
半固态加工技术是20世纪70年代初由美国MIT的Flemings等学者提供的一种非常有应用前景和工业应用价值的合金精密近净成形技术。经过30多年的发展，半固态加工技术已分为触变成形技术和流变成形技术。目前，触变成形技术应用最广；半固态触变成形技术已经在汽车、航空、航天和电子电器方面得到了很好的应用。半固态触变成形技术一般分为半固态坯料的制备、二次加热(重熔)和触变成形三个工序。在半固态触变成形技术研究中，半固态坯料的制备始终是一个最热门的研究领域。现有制约半固态加工金属进一步应用的主要瓶颈问题就是半固态坯料的制备问题，对于铸造轻质合金而言，目前的机械搅拌法、电磁搅拌法都存在坯料微观组织不均匀、成本高等问题，及等温处理法存在坯料晶粒粗大、球化程度低的问题。
发明内容：
本发明的目的是为了解决目前的机械搅拌法、电磁搅拌法都存在坯料微观组织不均匀、成本高的问题，及等温处理法存在坯料晶粒粗大、球化程度低的问题，进而提供了一种铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置及制备方法。
该装置由施压油缸1、第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5、等径道角挤压模具6、第一水平导出辊轮7、第二水平导出辊轮8、底座10组成；施压油缸1的左侧端面连接在底座10上端面左侧的支架10-5的右侧端面上，第一垂直导入辊轮2的转轴2-1通过连杆2-2与底座10上端面左侧中部的支架10-1上端的轴10-1-1实现垂直方向的转动连接，第二垂直导入辊轮3的转轴3-1通过连杆3-2与底座10上端面左侧中部的支架10-1中部的轴10-1-2实现垂直方向的转动连接，第一水平导入辊轮4的转轴4-1通过连杆4-2与底座10上端面右侧中部的支架10-2上端一侧的轴10-2-1实现前后方向的转动连接，第二水平导入辊轮5的转轴5-1通过连杆5-2与底座10上端面右侧中部的支架10-2上端另一侧的轴10-2-2实现前后方向转动连接，第一水平导出辊轮7的转轴7-1通过连杆7-2与底座10上端面右下侧的支架10-3上端一侧的轴10-3-1实现左右方向的转动连接，第二水平导出辊轮8的转轴8-1通过连杆8-2与底座10上端面右下侧的支架10-3上端另一侧的轴10-3-2实现左右方向的转动连接，等径道角挤压模具6的底端面连接在底座10上端面右上侧的支架10-4的上端面上，等径道角挤压模具6进料端口6-1的轴心线、施压油缸1传力活塞杆1-1的轴心线相互重合，传力活塞杆1-1的轴心线在第一垂直导入辊轮2的外圆面与第二垂直导入辊轮3的外圆面之间穿过，传力活塞杆1-1的轴心线在第一水平导入辊轮4的外圆面与第二水平导入辊轮5的外圆面之间穿过，等径道角挤压模具6的出料端口6-2的轴心线在第一水平导出辊轮7的外圆面与第二水平导出辊轮8的外圆面之间穿过。
本发明的连续制备方法的步骤为：
第一步骤：把直径为80mm～150mm、长度为500mm～1000mm的铸造轻质合金圆柱体铸坯料9的一端顶接在施压油缸1的传力活塞杆1-1的右侧端头上，把铸造轻质合金圆柱体铸坯料9的另一端放置在等径道角挤压模具6的进料端口6-1中；使铸造轻质合金圆柱体铸坯料9靠近施压油缸1一侧的中部夹在第一垂直导入辊轮2与第二垂直导入辊轮3之间，使铸造轻质合金圆柱体铸坯料9靠近等径道角挤压模具6一侧的中部夹在第一水平导入辊轮4与第二水平导入辊轮5之间；
第二步骤：启动施压油缸1工作，启动第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5、第一水平导出辊轮7、第二水平导出辊轮8同步转动，施压油缸1的传力活塞杆1-1、第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5共同将铸造轻质合金圆柱体铸坯料9顶入等径道角挤压模具6的进料端口6-1中，使铸造轻质合金圆柱体铸坯料9从等径道角挤压模具6的出料端口6-2中挤出，被其挤压出的铸造轻质合金圆柱体铸坯料9被夹在第一水平导出辊轮7与第二水平导出辊轮8之间；
第三步骤：在施压油缸1的传力活塞杆1-1将铸造轻质合金圆柱体铸坯料9顶入等径道角挤压模具6的进料端口6-1内的过程中，当传力活塞杆1-1的端头与第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3之间的距离长度为150mm～200mm时，第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3都离开铸造轻质合金圆柱体铸坯料9，传力活塞杆1-1继续向前运动，当传力活塞杆1-1的端头与第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5之间的距离长度为150mm～200mm时，第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5都离开铸造轻质合金圆柱体铸坯料9，传力活塞杆1-1继续向前运动，当传力活塞杆1-1的端头与等径道角挤压模具6的进料端口6-1之间距离长度为60mm～100mm时，传力活塞杆1-1沿原路反回到启始位置，并放入下一根铸造轻质合金圆柱体铸坯料9，然后第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5也回到原始位置；同时在等径道角挤压模具6的出料端口6-2挤压出的铸造轻质合金圆柱体铸坯料9被第一水平导出辊轮7与第二水平导出辊轮8导出；
第四步骤：返回第一步骤，对下一根铸造轻质合金圆柱体铸坯料9进行挤压加工。
本发明中的装置能连续对铸造轻质合金圆柱体铸坯料进行连续局部等径道角挤压变形加工，并具有结构简单、制造成本低的优点；其连续制备方法能使加工后的坯料的微观组织均匀、球化程度高，使其晶粒尺寸在50μm以下，该坯料在等温处理后晶粒尺寸会继续保持在50μm以下，它还具有加工步骤简单快捷的优点。
附图说明：
图1是本发明连续制备装置的结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是等径道角挤压模具6的结构示意图，图5是图4中等径道角挤压模具6的上模6-3的仰视图，图6是图4中等径道角挤压模具6的下模6-4的俯视图。
具体实施方式：
具体实施方式一：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式的铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置由施压油缸1、第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5、等径道角挤压模具6、第一水平导出辊轮7、第二水平导出辊轮8、底座10组成；施压油缸1的左侧端面连接在底座10上端面左侧的支架10-5的右侧端面上，第一垂直导入辊轮2的转轴2-1与连杆2-2一端的轴孔转动连接，连杆2-2另一端的轴孔与底座10上端面左侧中部的支架10-1上端的轴10-1-1转动连接，实现垂直方向的转动连接，第二垂直导入辊轮3的转轴3-1与连杆3-2一端的轴孔转动连接，连杆3-2另一端的轴孔与底座10上端面左侧中部的支架10-1中部的轴10-1-2转动连接，实现垂直方向的转动连接，第一水平导入辊轮4的转轴4-1与连杆4-2一端的轴孔转动连接，连杆4-2另一端的轴孔与底座10上端面右侧中部的支架10-2上端一侧的轴10-2-1转动连接，实现前后方向的转动连接，第二水平导入辊轮5的转轴5-1与连杆5-2一端的轴孔转动连接，连杆5-2另一端的轴孔与底座10上端面右侧中部的支架10-2上端另一侧的轴10-2-2转动连接，实现前后方向的转动连接，第一水平导出辊轮7的转轴7-1与连杆7-2一端的轴孔转动连接，连杆7-2另一端的轴孔与底座10上端面右下侧的支架10-3上端一侧的轴10-3-1转动连接，实现左右方向的转动连接，第二水平导出辊轮8的转轴8-1与连杆8-2一端的轴孔转动连接，连杆8-2另一端的轴孔与底座10上端面右下侧的支架10-3上端另一侧的轴10-3-2转动连接，实现左右方向的转动连接，等径道角挤压模具6的底端面连接在底座10上端面右上侧的支架10-4的上端面上，等径道角挤压模具6进料端口6-1的轴心线、施压油缸1传力活塞杆1-1的轴心线相互重合，传力活塞杆1-1的轴心线在第一垂直导入辊轮2的外圆面与第二垂直导入辊轮3的外圆面之间穿过，传力活塞杆1-1的轴心线在第一水平导入辊轮4的外圆面与第二水平导入辊轮5的外圆面之间穿过，等径道角挤压模具6的出料端口6-2的轴心线在第一水平导出辊轮7的外圆面与第二水平导出辊轮8的外圆面之间穿过。把铸造轻质合金圆柱体铸坯料9的一端顶接在施压油缸1的传力活塞杆1-1的右侧端头上，把铸造轻质合金圆柱体铸坯料9的另一端放置在等径道角挤压模具6的进料端口6-1中。施压油缸1中的传力活塞杆1-1的行程为1200mm。
具体实施方式二：结合图1、图2、图3说明本实施方式，在具体实施方式一中所述的第一垂直导入辊轮2的轴心线、第二垂直导入辊轮3的轴心线与第一水平导入辊轮4的轴心线、第二水平导入辊轮5的轴心线相互垂直；第一水平导出辊轮7的轴心线、第二水平导出辊轮8的轴心线与第一水平导入辊轮4的轴心线、第二水平导入辊轮5的轴心线相互平行。
具体实施方式三：结合图4、图5、图6说明本实施方式，在具体实施方式一中所述的等径道角挤压模具6由上模6-3、下模6-4组成；上模6-3的下端面上开有直角通槽6-3-1，直角通槽6-3-1的横截面为半圆型，下模6-4的上端面上开有直角通槽6-4-1，直角通槽6-4-1的横截面为半圆型；上模6-3的下端面连接下模6-4的上端面，并使上模6-3下端面上的直角通槽6-3-1与下模6-4上端面上的直角通槽6-4-1相互吻合，进而组合形成一个完整的等径直角通孔。
具体实施方式四：本实施方式的连续制备方法的步骤为：
第一步骤：把直径为80mm～150mm、长度为500mm～1000mm的铸造轻质合金圆柱体铸坯料9的一端顶接在施压油缸1的传力活塞杆1-1的右侧端头上，把铸造轻质合金圆柱体铸坯料9的另一端放置在等径道角挤压模具6的进料端口6-1中；使铸造轻质合金圆柱体铸坯料9靠近施压油缸1一侧的中部夹在第一垂直导入辊轮2与第二垂直导入辊轮3之间，使铸造轻质合金圆柱体铸坯料9靠近等径道角挤压模具6一侧的中部夹在第一水平导入辊轮4与第二水平导入辊轮5之间；
第二步骤：启动施压油缸1工作，启动第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5、第一水平导出辊轮7、第二水平导出辊轮8同步转动，施压油缸1的传力活塞杆1-1、第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5共同将铸造轻质合金圆柱体铸坯料9顶入等径道角挤压模具6的进料端口6-1中，使铸造轻质合金圆柱体铸坯料9从等径道角挤压模具6的出料端口6-2中挤出，被其挤压出的铸造轻质合金圆柱体铸坯料9被夹在第一水平导出辊轮7与第二水平导出辊轮8之间；
第三步骤：在施压油缸1的传力活塞杆1-1将铸造轻质合金圆柱体铸坯料9顶入等径道角挤压模具6的进料端口6-1内的过程中，当传力活塞杆1-1的端头与第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3之间的距离长度为150mm～200mm时，第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3都离开铸造轻质合金圆柱体铸坯料9，传力活塞杆1-1继续向前运动，当传力活塞杆1-1的端头与第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5之间的距离长度为150mm～200mm时，第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5都离开铸造轻质合金圆柱体铸坯料9，传力活塞杆1-1继续向前运动，当传力活塞杆1-1的端头与等径道角挤压模具6的进料端口6-1之间距离长度为60mm～100mm时，传力活塞杆1-1沿原路反回到启始位置，并放入下一根铸造轻质合金圆柱体铸坯料9，然后第一垂直导入辊轮2、第二垂直导入辊轮3、第一水平导入辊轮4、第二水平导入辊轮5也回到原始位置；同时在等径道角挤压模具6的出料端口6-2挤压出的铸造轻质合金圆柱体铸坯料9被第一水平导出辊轮7与第二水平导出辊轮8导出；
第四步骤：返回第一步骤，对下一根铸造轻质合金圆柱体铸坯料9进行挤压加工。

Claims (4)

1、铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置，其特征在于它由施压油缸(1)、第一垂直导入辊轮(2)、第二垂直导入辊轮(3)、第一水平导入辊轮(4)、第二水平导入辊轮(5)、等径道角挤压模具(6)、第一水平导出辊轮(7)、第二水平导出辊轮(8)、底座(10)组成；施压油缸(1)的左侧端面连接在底座(10)上端面左侧的支架(10-5)的右侧端面上，第一垂直导入辊轮(2)的转轴(2-1)通过连杆(2-2)与底座(10)上端面左侧中部的支架(10-1)上端的轴(10-1-1)实现垂直方向的转动连接，第二垂直导入辊轮(3)的转轴(3-1)通过连杆(3-2)与底座(10)上端面左侧中部的支架(10-1)中部的轴(10-1-2)实现垂直方向的转动连接，第一水平导入辊轮(4)的转轴(4-1)通过连杆(4-2)与底座(10)上端面右侧中部的支架(10-2)上端一侧的轴(10-2-1)实现前后方向的转动连接，第二水平导入辊轮(5)的转轴(5-1)通过连杆(5-2)与底座(10)上端面右侧中部的支架(10-2)上端另一侧的轴(10-2-2)实现前后方向转动连接，第一水平导出辊轮(7)的转轴(7-1)通过连杆(7-2)与底座(10)上端面右下侧的支架(10-3)上端一侧的轴(10-3-1)实现左右方向的转动连接，第二水平导出辊轮(8)的转轴(8-1)通过连杆(8-2)与底座(10)上端面右下侧的支架(10-3)上端另一侧的轴(10-3-2)实现左右方向的转动连接，等径道角挤压模具(6)的底端面连接在底座(10)上端面右上侧的支架(10-4)的上端面上，等径道角挤压模具(6)进料端口(6-1)的轴心线、施压油缸(1)传力活塞杆(1-1)的轴心线相互重合，传力活塞杆(1-1)的轴心线在第一垂直导入辊轮(2)的外圆面与第二垂直导入辊轮(3)的外圆面之间穿过，传力活塞杆(1-1)的轴心线在第一水平导入辊轮(4)的外圆面与第二水平导入辊轮(5)的外圆面之间穿过，等径道角挤压模具(6)的出料端口(6-2)的轴心线在第一水平导出辊轮(7)的外圆面与第二水平导出辊轮(8)的外圆面之间穿过。
2、根据权利要求1所述的铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置，其特征在于第一垂直导入辊轮(2)的轴心线、第二垂直导入辊轮(3)的轴心线与第一水平导入辊轮(4)的轴心线、第二水平导入辊轮(5)的轴心线相互垂直；第一水平导出辊轮(7)的轴心线、第二水平导出辊轮(8)的轴心线与第一水平导入辊轮(4)的轴心线、第二水平导入辊轮(5)的轴心线相互平行。
3、根据权利要求1所述的铸造轻质合金半固态坯料的连续制备装置，其特征在于等径道角挤压模具(6)由上模(6-3)、下模(6-4)组成；上模(6-3)的下端面上开有直角通槽(6-3-1)，直角通槽(6-3-1)的横截面为半圆形，下模(6-4)的上端面上开有直角通槽(6-4-1)，直角通槽(6-4-1)的横截面为半圆形；上模(6-3)的下端面连接下模(6-4)的上端面，并使上模(6-3)下端面上的直角通槽(6-3-1)与下模(6-4)上端面上的直角通槽(6-4-1)相互吻合，进而组合形成一个完整的等径直角通孔。
4、铸造轻质合金半固态坯料的连续制备方法，其特征在于它的连续制备方法的步骤为：
第一步骤：把直径为80mm～150mm、长度为500mm～1000mm的铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)的一端顶接在施压油缸(1)的传力活塞杆(1-1)的右侧端头上，把铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)的另一端放置在等径道角挤压模具(6)的进料端口(6-1)中；使铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)靠近施压油缸(1)一侧的中部夹在第一垂直导入辊轮(2)与第二垂直导入辊轮(3)之间，使铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)靠近等径道角挤压模具(6)一侧的中部夹在第一水平导入辊轮(4)与第二水平导入辊轮(5)之间；
第二步骤：启动施压油缸(1)工作，启动第一垂直导入辊轮(2)、第二垂直导入辊轮(3)、第一水平导入辊轮(4)、第二水平导入辊轮(5)、第一水平导出辊轮(7)、第二水平导出辊轮(8)同步转动，施压油缸(1)的传力活塞杆(1-1)、第一垂直导入辊轮(2)、第二垂直导入辊轮(3)、第一水平导入辊轮(4)、第二水平导入辊轮(5)共同将铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)顶入等径道角挤压模具(6)的进料端口(6-1)中，使铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)从等径道角挤压模具(6)的出料端口(6-2)中挤出，被其挤压出的铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)被夹在第一水平导出辊轮(7)与第二水平导出辊轮(8)之间；
第三步骤：在施压油缸(1)的传力活塞杆(1-1)将铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)顶入等径道角挤压模具(6)的进料端口(6-1)内的过程中，当传力活塞杆(1-1)的端头与第一垂直导入辊轮(2)、第二垂直导入辊轮(3)之间的距离长度为150mm～200mm时，第一垂直导入辊轮(2)、第二垂直导入辊轮(3)都离开铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)，传力活塞杆(1-1)继续向前运动，当传力活塞杆(1-1)的端头与第一水平导入辊轮(4)、第二水平导入辊轮(5)之间的距离长度为150mm～200mm时，第一水平导入辊轮(4)、第二水平导入辊轮(5)都离开铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)，传力活塞杆(1-1)继续向前运动，当传力活塞杆(1-1)的端头与等径道角挤压模具(6)的进料端口(6-1)之间距离长度为60mm～100mm时，传力活塞杆(1-1)沿原路反回到启始位置，并放入下一根铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)，然后第一垂直导入辊轮(2)、第二垂直导入辊轮(3)、第一水平导入辊轮(4)、第二水平导入辊轮(5)也回到原始位置；同时在等径道角挤压模具(6)的出料端口(6-2)挤压出的铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)被第一水平导出辊轮(7)与第二水平导出辊轮(8)导出；
第四步骤：返回第一步骤，对下一根铸造轻质合金圆柱体铸坯料(9)进行挤压加工。
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